高压复合管线法兰连接设计及疲劳寿命分析

作者：吴雨泽; 龙连春^*; 吴奇; 徐加军; 王锦程

来源：石油机械, 2022, 50(08): 140-148.

DOI：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2022.08.020

• 高压注水管线
• 内衬设计
• 法兰连接
• 流固耦合
• 疲劳寿命

针对油田高压注水地面管线腐蚀严重问题，以干线大口径复合管线为研究对象，设计了法兰连接复合管线连接处的6种内衬结构。依据抗凹陷强度准则，确定了管线内衬厚度。基于流固耦合理论，建立了复合管线不同连接结构的流固耦合有限元仿真分析模型，研究了高压注水条件下复合管线的应力分布。利用中间计算点插值拟合的方法，结合脉动频率与假设函数形态，得到了停机水锤下内衬最大应力的变化规律，基于Walker疲劳寿命模型，对复合管线启停机安全性进行了评估。研究结果表明：超高分子量聚乙烯具有较高的抗内压强度和耐疲劳性，更适合作为高压注水管道内衬材料；?168 mm复合管线内衬的优选厚度为5 mm,?245 mm复合管线内衬的优选厚度为7 mm,且所得复合管线径厚比S计算式通用；内衬翻边处理、限位环定位锁紧是大口径复合管线的合理连接方式；设计了水锤频繁冲击下具有较长疲劳寿命的连接方案。研究结果可为干线大口径高压复合管线的连接设计及工程应用提供参考。

• 单位
  北京工业大学; 中国石油化工股份有限公司